氮的固定是指将氮元素由游离态转化为化合态的过程.据报道,常温、常压、光照条件下,N2在掺有...

氮的固定是指将氮元素由游离态转化为化合态的过程.据报道,常温、常压、光照条件下,N2在掺有少量氧化铁的二氧化钛催化剂表面能与水发生反应,生成的主要产物为NH3,相应的热化学方程式为:2N2(g)+6H2O(l)⇌4NH3(g)+3O2ΔH=+1530.0kJ/mol。目前工业合成氨的原理是:N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)ΔH=-93.0kJ/mol。

回答下列问题:

（1）写出表示氢气燃烧热的热化学方程式________。

（2）在恒温恒容密闭容器中进行的工业合成氨反应,下列能表示达到平衡状态的是________(填序号)。

A.混合气体的压强不再发生变化

B.混合气体的平均相对分子质量不再发生变化

C.三种物质的浓度比恰好等于化学方程式中各物质的化学计量数之比

D.单位时间内断开3a个H-H键的同时形成6a个N-H键

E.反应容器中NH3的物质的量不再发生变化

（3）在一定温度下,向容积不变(始终为10L）的密闭容器中加入2molN2、8molH2及固体催化剂，10min后反应达到平衡状态,容器内气体压强变为起始的80%,10min内用氮气的浓度表示的化学反应速率为________,平衡时氮气的转化率为________。则该温度下反应的平衡常数K=________(计算结果可用分数表示)。

（4）原料气H2可通过反应CH4(g)+H2O(l)⇌CO(g)+3H2(g)获取,已知该反应中,当初始混合气中的恒定时,温度、压强对平衡混合气CH4含量的影响如图所示:

①下图中,两条曲线表示压强的关系是:P1________P2(填“＞”、“=”或“＜”).

②该反应为________反应(填“吸热”或“放热”).

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氮的固定有三种途径：生物固氮、自然固氮和工业固氮。根据最新“人工固氮”的研究报道：在常温、常压、光照条件下，N2在催化剂(掺有少量Fe2O3的TiO2)表面与水发生反应，生成的主要产物为NH3。进一步研究NH3生成量与温度的关系，部分平衡时实验数据见下表(光照、N2压力1.0×105Pa、反应时间1 h)：

相应的化学方程式：2N2(g)＋6H2O(l)4NH3(g)＋3O2(g)　 ΔH＝a kJ·mol－1

回答下列问题：

（1）此合成反应的a________0；(填“＞”、“＜”或“＝”)

（2）从323 K到353 K，氨气的生成量减少的可能原因是_______________________________；（3）与目前广泛使用的工业合成氨方法相比，该方法固氮反应速率慢。请提出可提高其反应速率且增大NH3生成量的建议__________________________________________________。

（4）工业合成氨的反应为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　 ΔH＝－92.4 kJ·mol－1，分别研究在T1、T2和T3(T1<T2<T3)三种温度下合成氨气的规律。下图是上述三种温度下不同的H2和N2的起始组成比(起始时N2的物质的量均为1 mol)与N2平衡转化率的关系。请回答：

①在上述三种温度中，曲线X对应的温度是________。

②a、b、c三点中H2的转化率最小的是_______点、转化率最大的是________点。

③在容积为1.0 L的密闭容器中充入0.30 mol N2(g)和0.80 molH2(g)，反应在一定条件下达到平衡时，NH3的物质的量分数(NH3的物质的量与反应体系中总的物质的量之比)为4/7。该条件下反应2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)的平衡常数为__________________。

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（11 分）科学家一直致力研究常温、常压下“人工固氮”的新方法。曾有实验报道：在常温、常压、光照条件下，N₂在催化剂（掺有少量Fe₂O₃的TiO₂）表面与水发生反应，生成的主要产物为NH₃，反应的化学方程式如下：N₂(g)+ 3H₂O(l)  2NH₃(g)+ O₂(g)。回答下列问题：

（1）进一步研究NH₃生成量与温度的关系，部分实验数据见下表（光照、N₂压力1.0×10⁵ Pa、反应时间3 h），则该反应的正反应为________反应（填“吸热”或“放热”）

（2）与目前广泛使用的工业合成氨方法相比，该方法中固氮反应速率慢。请提出可提高其反应速率且增大NH₃生成量的建议：　　。

（3）合成氨工业中原料气N₂可从空气中分离得到，H₂可用甲烷在高温下与水蒸气反应制得。甲烷在高温下与水蒸气反应反应方程式为：CH₄(g)＋H₂O(g)＝CO(g)＋3H₂(g)。部分物质的燃烧热数

据如下：

H₂(g) ：△H =－285.8 kJ・mol^－1；

CO(g) ： △H =－283.0 kJ・mol^－1；

CH₄(g) ：△H =－890.3 kJ・mol^－1 。

已知1mol H₂O(g)转变为1mol H₂O(l)时放出44.0 kJ热量。写出CH₄和H₂O在高温下反应的热化学方程式__________________________________。

（4）有人设想寻求适合的催化剂和电极材料，以N₂、H₂为电极反应物，以HCl——NH₄Cl为电解质溶液制成新型燃料电池，请写出该电极的正极反应式________

（5）生成的NH₃可用于制铵态氮肥，如(NH₄)₂SO₄、NH₄Cl，这些肥料显________性，原因是（用离子方程式表示）___________________________，使用时避免与________________物质合施。

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（8分）科学家一直致力于研究常温、常压下“人工固氮”的新方法。曾有实验报道：在常温、常压、光照条件下，N₂在催化剂（掺有少量Fe₂O₃的TiO₂）表面与水发生反应，生成的主要产物为NH₃。进一步研究NH₃生成量与温度的关系，部分实验数据见下表（光照、N₂压力1.0×10⁵Pa、反应时间3h）：

相应的热化学方程式如下：

N₂（g）+3H₂O（l）====2NH₃（g）+O₂（g）  ΔH=+765.2kJ·mol^-1

回答下列问题：

（1）右图是上述反应在无催化剂情况下反应过程中体系能量变化示意图，请在图中画出在有催化剂情况下反应过程中体系能量变化示意图。

（2）与目前广泛使用的工业合成氨方法相比，该方法中固氮反应速率慢。请提出可提高其反应速率且增大NH₃生成量的建议：________。

（3）工业合成氨的反应为N₂（g）+3H₂（g）2NH₃（g）。设在容积为2.0L的密闭容器中充入0.60molN₂（g）和1.60molH₂（g），反应在一定条件下达到平衡时，NH₃的物质的量分数（NH₂的物质的量与反应体系中总的物质的量之比）为。计算

①该条件下N₂的平衡转化率是________；

②该条件下反应2NH₃（g）N₂（g）+3H₂（g）的平衡常数为________。

③若温度不变，减小容器体积，则平衡向_{---------------------------}移动，c(NH₃)将_{--------------------}

c(N₂)将_{----------------------} （填增大、减小或不变）

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（9分）（1）根据最新“人工固氮”的研究报道，在常温、常压、光照条件下，N₂在催化剂（掺有少量Fe₂O₃的TiO₂）表面与水发生下列反应：

N₂（g） + 3H₂O（1）  2NH₃（g） + O₂（g）  ；△H = a kJ·mol^—1

进一步研究NH₃生成量与温度的关系，常压下达到平衡时测得部分实验数据如下表：

①此合成反应的a________0；ΔS________0，（填“＞”、“＜”或“＝”）

②已知：N₂（g） + 3H₂（g）2NH₃（g）  ΔH= －92．4kJ·mol^—1

2H₂（g） + O₂（g） 2H₂O（l）    ΔH = －571．6kJ·mol^—1

则常温下氮气与水反应生成氨气与氧气的热化学方程式为：________

（2）①已知：0.5mol液态肼（N₂H₄）与足量的液态双氧水反应生成氮气和水蒸气，放出256kJ的热量，写出该反应的热化学方程式

②又已知H₂O(g)=H₂O(l)  △H=-44kJ•mol^-1。则32g液态肼与足量的液态双氧水反应生成氮气和液态水时放出的热量是 kJ

③此反应用于火箭推进，除释放大量热和快速产生大量气体外还有一个很大优点是

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（6分）根据最新“人工固氮”的研究报道，在常温、常压、光照条件下，N2在催化剂(掺有少量Fe2O3和TiO2)表面与水发生反应：

2N2(g)+6H2O(l)4NH3(g)+3O2(g)　　 ΔH= + 1 530　 kJ/mol

又知：H2O(l)H2O(g)　　　　　　　　 ΔH= + 44.0　 kJ/mol

则2N2(g)+6H2O(g)4NH3(g)+3O2(g) ΔH=　　　　　　 kJ/mol，该反应的化学平衡常数表达式为K＝　　　　　　　　　　　　　　 ，控制其他条件不变，增大压强，K值　　　　　 (填“增大”、“减小”或“不变”)。

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根据最新“人工固氮”的研究报道，在常温常压和光照条件下N2在催化剂表面与水发生反应：2N2(g)+6H2O(l)=4NH3(g)+3O2(g)，此反应的△S________0(填“＞”或“＜”)。若已知：N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)　 △H=a kJ/mol；2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)　 △H=b kJ/mol；2N2(g)+6H2O(l)=4NH3(g)+3O2(g)的△H=________用含a、b的式子表示)。

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根据最新“人工固氮”的报道，在常温、常压、光照条件下，N2在催化剂表面可与水发生反应生成NH3，反应方程式为2N2(g)+6H2O(l)⇌4NH3(g)+3O2(g)，进一步研究生成量与温度的关系，常压下测得部分数据如下表：

(1)该反应的△H_____0，△S________0(填“>”、“˂”或“=”)

(2)该反应在30℃、40℃时化学平衡常数分别为K1、K2，则K1___K2(填“>”、“˂”或“=”)

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氨气是工农业生产中不可或缺的物质，研究制取氨气的机理意义非凡。

（1）在常温、常压、光照条件下，N2在掺有少量Fe2O3的TiO2催化剂表面与水发生下列反应:

N2(g)+3H2O(l)2NH3(g)+3/2O2(g) △H= a kJ • mol-1。

为进一步研究生成NH3的物质的量与温度的关系，常压下达到平衡时测得部分实验数据如下：

此反应的a_________0，△S________0。（填“>”“<”或“ = ”）

（2）—定温度和压强下，在2 L的恒容密闭容器中合成氨气:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H="-92.4" kJ • mol-1。在反应过程中反应物和生成物的物质的量随时间的变化如图所示。

①0～10 min内，以NH3表示的平均反应速率为_________。

②在10～20 min内，NH3浓度变化的原因可能是_______。

A．加入催化剂 B．缩小容器体积 C．降低温度 D．增加NH3的物质的量

③ 20 min达到第一次平衡，在反应进行至25 min时，曲线发生变化的原因是____________，35min达到第二次平衡，则平衡的平衡常数K1______K2（填“>”“<”或“ = ”）

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